مطالعه واکنش در میان دو لایه نازک با استفاده از TEM

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه فدرال سیبری (SFU) از فیلم‌های حاوی پالادیم/آهن و مس/طلا برای مطالعه‌ی واکنش میان آن‌ها استفاده کرده‌است. نتایج این تحقیق می‌تواند برای بهبود خواص مواد مورد استفاده در میکروالکترونیک استفاده شود.

فیلم‌های لایه‌نازک دو بعدی، کاربرد وسیعی در میکروالکترونیک دارند. نانومواد مبتنی بر آهن و پالادیم خواص مغناطیسی منحصر به فردی داشته و می‌توان از آن‌ها برای ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده کرد.

یکی از مهمترین عوامل که در خواص مواد لایه نازک مؤثر است، تغییر فاز شیمیایی و در نتیجه واکنش‌های شیمیایی و تراز شدن ساختار اتمی است. محققان این پروژه واکنش‌های فاز جامد را در فیلم‌های دو لایه مس/طلا و پالادیم/آهن مورد بررسی قرار دادند.

این گروه از لایه‌نشانی پرتو الکترونی در خلاء بالا در این پروژه استفاده کردند. در این روش با استفاده از باریکه الکترون، آلیاژ تبخیر شده و روی یک لایه از پیش تعیین‌شده رسوب می‌کند. ضخامت این لایه را می‌توان مدیریت کرد. بعد از به‌دست آمدن این فیلم‌ها، محققان واکنش‌های شیمیایی را در محل تماس دو لایه مورد مطالعه قرار می‌دهند.

برای این که واکنش انجام شود، مواد باید در دمای بالا حرارت داده شوند؛ برای این کار لازم است مواد درون ستون میکروسکوپ الکترونی عبوری قرار داده شوند. محققان از نگهدارنده‌ی نمونه‌ی ویژه‌ای برای کنترل گرما استفاده کرده و موفق شدند این ساختار را از دمای محیط به دمای هزار درجه سانتیگراد برسانند.

در حین گرمایش، محققان تصویر الگوی پراش را نیز گرفته و دما را اندازه‌گیری کردند. آن‌ها با استفاده از این داده‌ها موفق شدند واکنش تغییر فاز را با دقت بالا انجام داده و فرآیند را ثبت کنند. آن‌ها اطلاعات ارزشمندی در این واکنش به‌دست آوردند؛ برای مثال نشان دادند که نفوذ طلا و مس در مراحل اولیه‌ی واکنش چگونه روی دانه‌بندی و تشکیل نانوبلورها تأثیرگذار است.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان L10 ordered phase formation at solid state reactions in Cu/Au and Fe/Pd thin films در نشریه‌ی Journal of Solid State Chemistry به چاپ رسیده‌است.